Čo používajú chloroplasty na výrobu glukózy?

Chloroplasty sú pôvodné „zelené“ solárne transformátory. Tieto drobné organely, ktoré sa nachádzajú iba v bunkách rastlín a rias, využívajú energiu zo slnka na premenu oxidu uhličitého a vody na glukózu a kyslík. Dan Jenk, vedecký autor Biodesign Institute na Arizonskej štátnej univerzite, popisuje proces nasledovne, "... rastliny sa blížia k vrcholu lakomosti tým, že zachytávajú takmer každý fotón dostupnej svetelnej energie, ktorý je možné vyrobiť." jedlo. “

V tomto článku sa venujeme všeobecnému procesu fotosyntéza, ako funguje chloroplast a ako pracuje na využívaní chemických vstupov a slnka na výrobu glukózy.

Energia, ktorá je uložená v molekulárnej väzbe, sa nazýva „chemická potenciálna energia“. Keď je chemická väzba rozložená, napríklad keď je zjedená molekula škrobu, potom rozložená v zažívacom systéme zvieraťa, energia je prepustený. Všetky organizmy potrebujú na prežitie energiu.

Hlavná molekula používaná na energiu v živých organizmoch sa nazýva ATP. ATP sa generuje v bunkách glukózou a komplexnými metabolickými cestami. Na získanie glukózy však musia rastliny, riasy a ďalšie autotrofy premieňať slnečnú energiu na glukózu pomocou procesu nazývaného fotosyntéza.

Fotosyntéza prevádza svetelnú energiu na chemickú energiu, ktorá je uložená v molekulárnych väzbách glukózy. Tento proces prebieha v chloroplastoch. Rastlina využíva molekuly glukózy na tvorbu komplexných sacharidov - škrobu a celulózy - a ďalších živín, ktoré potrebuje na svoj rast a množenie. Fotosyntéza tak umožňuje premieňať svetelnú energiu na formu energie, ktorú môže rastlina a zvieratá, ktoré ju jedia, využiť na jedlo.

Fotosyntézu môžeme znázorniť nasledujúcou zjednodušenou rovnicou:

6 CO₂ (oxid uhličitý) + 6 H₂O (voda) → C₆H₁₂O₆ (glukóza) + 60₂ (kyslík)

•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images

Fotosyntéza prebieha v dvoch krokoch - jeden na svetle závislý a jeden na svetle nezávislý.

The svetelné reakcie fotosyntézy začína, keď svetlo slnka dopadne na bunku s chloroplastom, zvyčajne v listových bunkách rastlín. Chlorofyl, zelený pigment vo vnútri chloroplastu, absorbuje častice svetelnej energie nazývané fotóny. Absorbovaný fotón iniciuje sekvenciu chemických reakcií, ktoré vytvárajú dva typy vysokoenergetických zlúčenín, ATP (adenozíntrifosfát) a NADPH (nikotínamid adenín dinukleotid fosfát).

Tieto zlúčeniny sa neskôr použijú v bunkovom dýchaní s cieľom vytvoriť viac využiteľnej energie vo forme ATP.

Okrem svetelnej energie vyžadujú svetelné reakcie aj vodu. Počas fotosyntézy sa molekuly vody štiepia na vodíkové ióny a kyslík. Vodík sa spotrebuje reakciou a zvyšné atómy kyslíka sa uvoľňujú z chloroplastu ako plynný kyslík (02).

The nezávislý od svetla časť fotosyntézy je tiež známa ako Calvinov cyklus. Pomocou molekúl produkovaných v reakciách závislých od svetla - ATP pre energiu a NADPH pre elektróny - Calvin cyklus využíva cyklickú sériu biochemických reakcií na premenu šiestich molekúl oxidu uhličitého na molekulu glukóza.

Každý krok Calvinovho cyklu má enzým, ktorý katalyzuje reakciu.

Suroviny pre fotosyntézu sa prirodzene nachádzajú v prostredí. Rastliny absorbujú oxid uhličitý zo vzduchu, vodu z pôdy a svetlo zo slnka a premieňajú ich na kyslík a sacharidy. Toto robí chloroplasty najefektívnejších spotrebiteľov a výrobcov čistej a obnoviteľnej energie na svete.

Zabezpečuje tiež cyklovanie uhlíka a kyslíka v prostredí. Bez fotosyntézy rastlín a rias by neexistoval spôsob, ako recyklovať oxid uhličitý na dýchateľný kyslík.

Preto odlesňovanie a zmena podnebia sú také škodlivé pre životné prostredie: bez množstva rias, stromov a iných rastlín, ktoré vytvárajú kyslík a odvádzajú oxid uhličitý, CO₂ úrovne sa zvýšia. Zvyšuje sa tak globálna teplota, narúšajú sa cykly výmeny plynov a vo všeobecnosti môže dôjsť k poškodeniu životného prostredia.